(57)【要約】      （修正有）【課題】表示する航空機シンボルの位置精度を高め、実際の航空機位置を正しく認識して管制を行なえるようにする。【解決手段】レーダーシステムから得られた走行体の位置情報を含む走行体の輪郭情報が入力記憶され、レーダー情報・識別情報取得手段１に記憶されている走行体の識別情報と、走行体の形状情報とが読み出され、これらの情報が所定の条件であるか否かが対象位置・対象間隔判別手段２によって判別され、所定の条件であると判別された場合は、２次元データ生成手段４によって、記憶されている走行体の形状情報に対応した２次元データが３次元データ格納手段３から読み出された３次元データから生成され、生成された２次元データと輪郭情報とが画像データ比較手段５で比較され、これらが最も一致する位置である位置情報が求められ、この位置情報に基づいて、画像データ表示手段６によって走行体の位置が所定の地図データ上にシンボルとして表示される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行体の位置を捕捉するレーダーシステムから得られた情報に基づいて所定の地図データ上に前記走行体の位置をシンボルとして表示する地上走行管制表示システムであって、
走行体の識別情報と、この識別情報に関連づけられた走行体の３次元データとを入力し、記憶する形状情報格納手段と、
前記レーダーシステムから得られた走行体の位置情報を含む走行体の輪郭情報を入力し、記憶する走行体情報格納手段と、
前記形状情報格納手段に記憶されている走行体の識別情報と、前記走行体情報格納手段に記憶されている走行体の形状情報とを読み出して、これらの情報が所定の条件であるか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段によって所定の条件であると判別された場合は、前記走行体情報格納手段に記憶されている走行体の形状情報に対応した２次元データを前記形状情報格納手段に記憶されている走行体の３次元データから生成する生成手段と、
前記生成手段によって生成された２次元データと前記輪郭情報とを比較し、前記２次元データと前記輪郭情報とが最も一致する位置である位置情報を求め、この位置情報に基づいて、前記走行体の位置を所定の地図データ上にシンボルとして表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする地上走行管制表示システム。
【請求項２】
前記所定の条件は、走行体同士の距離が一定の距離以下になった場合、又は／及び前記走行体が前記地図データ上の所定の区域内に進入した場合であることを特徴とする請求項１に記載の地上走行管制表示システム。
【請求項３】
前記生成手段は、前記走行体の位置情報を含む走行体の輪郭情報に基づいて、前記３次元データから前記走行体の形状と最も一致する２次元データを生成することを特徴とする請求項１に記載の地上走行管制表示システム。
【請求項４】
前記形状情報は、走行体の位置情報に加えて走行体の方向情報も含むことを特徴とする請求項１に記載の地上走行管制表示システム。
【請求項５】
走行体の位置を捕捉するレーダーシステムから得られた情報に基づいて所定の地図データ上に前記走行体の位置をシンボルとして表示する地上走行管制表示方法であって、
走行体の識別情報と、この識別情報に関連づけられた走行体の３次元データとを入力し、記憶する走行体情報格納ステップと、
前記レーダーシステムから得られた走行体の位置情報を含む走行体の輪郭情報を入力し、記憶する形状情報格納ステップと、
前記走行体情報格納ステップによって記憶された走行体の識別情報と、前記形状情報格納ステップによって記憶された走行体の形状情報とを読み出して、これらの情報が所定の条件であるか否かを判別する判別ステップと、
前記判別ステップによって所定の条件であると判別された場合は、前記走行体の形状情報に対応した２次元データを前記走行体の３次元データから生成する生成ステップと、
前記生成ステップによって生成された２次元データと前記輪郭情報とを比較し、前記２次元データと前記輪郭情報とが最も一致する位置である位置情報を求め、この位置情報に基づいて、前記走行体の位置を所定の地図データ上にシンボルとして表示する表示ステップと、
を有することを特徴とする地上走行管制表示方法。
【請求項６】
前記所定の条件は、走行体同士の距離が一定の距離以下になった場合、又は／及び前記走行体が前記地図データ上の所定の区域内に進入した場合であることを特徴とする請求項５に記載の地上走行管制表示方法。
【請求項７】
前記生成ステップは、前記走行体の位置情報を含む走行体の輪郭情報に基づいて、前記３次元データから前記走行体の形状と最も一致する２次元データを生成することを特徴とする請求項５に記載の地上走行管制表示方法。
【請求項８】
前記形状情報は、走行体の位置情報に加えて走行体の方向情報も含むことを特徴とする請求項１に記載の地上走行管制表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダーシステムから得られた航空機の位置情報を、予め記憶している航空機の３次元データに基づいて補正して表示する地上走行管制表示システムおよび地上走行管制表示方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、民間航空機の飛行中の誘導は、航空路監視レーダーや二次監視レーダーなどを用いた航空路管制によってなされており、空港近くの進入経路においては空港監視レーダー、着陸進入においては精測進入レーダーや計器着陸用施設などの設置によって、かなりの低視程でも飛行や着陸が可能になってきている。
【０００３】
一方、地上走行の誘導は、管制官が、航空機や走行する車両を目視し、それらと無線を介した音声通信を行うことにより、進行許可、経路指定、および待機などの指示をすることにより管制を行っている。さらに出発便のジェット機は、出発前に、飛行経路についての管制承認を得るほか、エンジン始動前に管制官の許可を得てからエンジン始動を行い、しかる後にプッシュバックと呼ばれる所定方向への押し戻しの許可を得てからプッシュバックを行い、移動開始許可を得てから移動を開始させるという複雑な手順を踏んでいる。
【０００４】
また、航空路などの飛行中においては航空機の速度が高いことやレーダーの位置精度を補うことを配慮して、安全を確保するに必要な間隔を取って飛行するよう管制しており、レーダーの位置精度は特に問題とはならないが、空港面内の地上走行においては誘導路の寸法が小さいうえ、交通密度も高くなっており、航空機や車両などの検知対象の位置精度が重要であり、現在の方法では、夜間や、降雨、霧により視界が低下した場合などには、パイロットの視野の限界から走行速度が低下し、管制官はレーダーへの依存度が高くなる。そのため、管制官の情報把握を容易にするため、レーダー画面に検知対象と対応したシンボルを付加して表示する方法や、検知対象に固有の識別情報を付加して表示する方法が考案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
また、通常はシンボルを表示する位置を算出する際に、レーダーによって得た検知対象からの反射パルスの分布を用い、分布の中心を求めて検知対象のシンボル表示位置としている。このため航空機の場合、概ね主翼の付け根付近が中心として求まり、この位置をシンボルの基準位置として表示し、個別の識別情報を表示するための参照位置にも用られる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−２４５０８２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平８−３１７５１６号公報
【０００８】
【非特許文献１】
電子航法研究所報告  Ｎｏ．８６  １９９６．７（Ｐ．２２，２３，２７，２８）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の航空機や車両の空港面における走行時誘導方法には、以下のような問題がある。
【００１０】
すなわち、実際には中心位置の算出の前に、対象物を検出する前処理としてノイズを除去するために背景反射の抑圧を行ない、連続でない反射パルスを対象からのものであるかどうか判断するなどして検出処理し、その後に中心位置を算出する処理を行なう。このため、一部のデータが削除され、誤差が生じる元となる。その結果、例えばレーダーから遠い側の主翼がノイズとして割愛され、いびつな形の反射パルスの分布として認識され、中心位置がシンボルを表示する適切な位置から外れる場合があり、シンボルの表示位置に誤差が生じ、管制官が位置を誤認識してしまうという問題がある。特にこの問題は、雨滴の反射の影響を受ける降雨時に生じやすい。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、表示する航空機シンボルの位置精度を高め、実際の航空機位置を正しく認識して管制を行なえるようにし、空港全体の運用に関する効率や安全性を向上する地上走行管制表示システムおよび地上走行管制表示方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
【００１３】
すなわち、請求項１の発明の地上走行管制表示システムは、走行体の識別情報と、この識別情報に関連づけられた走行体の３次元データとを入力し、記憶する形状情報格納手段と、前記レーダーシステムから得られた走行体の位置情報を含む走行体の輪郭情報を入力し、記憶する走行体情報格納手段と、前記形状情報格納手段に記憶されている走行体の識別情報と、前記走行体情報格納手段に記憶されている走行体の形状情報とを読み出して、これらの情報が所定の条件であるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって所定の条件であると判別された場合は、前記走行体情報格納手段に記憶されている走行体の形状情報に対応した２次元データを前記形状情報格納手段に記憶されている走行体の３次元データから生成する生成手段と、前記生成手段によって生成された２次元データと前記形状情報との輪郭を比較し、前記２次元データと前記形状情報との輪郭が最も一致する位置である位置情報を求め、この位置情報に基づいて、前記走行体の位置を所定の地図データ上にシンボルとして表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
従って、請求項１の発明は、走行体の識別情報と、この識別情報に関連づけられた走行体の３次元データとが入力され、記憶される。そして、レーダーシステムから得られた走行体の位置情報を含む走行体の形状情報が入力され、記憶される。記憶されている走行体の識別情報と、走行体の形状情報とが読み出され、読み出されたこれらの情報が所定の条件であるか否かが判別される。所定の条件であると判別された場合は、記憶されている走行体の形状情報に対応した２次元データが３次元データから生成され、生成された２次元データとが比較され、これらが最も一致する位置である位置情報が求められ、この位置情報に基づいて、走行体の位置が所定の地図データ上にシンボルとして表示される。このため、管制表示システムにおけるシンボル位置の精度が向上し、管制官が正しい位置を把握して、夜間や視程不良時にも管制官は注意を安全確保業務に振り向けることができ、安全性が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
なお、以下の各実施形態の説明に用いる図中の符号は、同一部分については同一符号を付して示すことにする。
【００１７】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を図１から図４を用いて説明する。
【００１８】
図１は、第１の実施形態に係る地上走行管制表示方法を適用した地上走行管制表示システムの構成例を示す機能ブロック図である。
【００１９】
すなわち、本実施形態に係る地上走行管制表示方法を適用した地上走行管制表示システムは、レーダー情報・識別情報取得手段１と、対象位置・対象間隔判別手段２と、３次元データ格納手段３と、２次元データ生成手段４と、画像データ比較手段５と、画像データ表示手段６とを備えている。
【００２０】
レーダー情報・識別情報取得手段１は、空港内の航空機等の走行体を捕捉するレーダーシステムから受信した走行体の輪郭情報であるレーダービデオ信号、および、レーダーシステムによって判別された検知対象の位置情報すなわち反射パルス分布の中心位置情報（以下中心位置と呼ぶ）や、前回の位置情報などの追尾情報が入力される。また、レーダーシステムやその他の監視システムあるいは管制官から、空港内の走行体が航空機の場合には便名、機体の型式、識別番号などが、空港内の走行体が車両の場合には種別、識別番号などの検知対象（検知された後は、検知された走行体を監視するので、以後、監視対象ともいう）ごとの個別の情報が入力される。
【００２１】
対象位置・対象間隔判別手段２は、空港内の走行体等の監視対象の中心位置を概略の位置として、空港面に設けた所定の区域である特定領域内に監視対象が存在しているかを判断する。
【００２２】
３次元データ格納手段３は、航空機の機体型式や車両の種別ごとのポリゴンデータ等の３次元形状データを格納する。
【００２３】
２次元データ生成手段４は、レーダー情報・識別情報取得手段１からの監視対象の中心位置と追尾情報等から、検知対象のレーダーからの距離と方位、および検知対象の向きを求め、３次元データ格納手段３に記憶されている３次元データに基づいてレーダーから見た監視対象の輪郭情報を作成する。
【００２４】
画像データ比較手段５は、レーダー情報・識別情報取得手段１から受信した監視対象のレーダービデオ信号から得られる検知対象の反射パルス分布情報である輪郭情報と、２次元データ生成手段４により生成された検知対象の輪郭情報とを比較し、この輪郭情報が反射パルス分布情報である輪郭情報と最も一致する位置を求め、地図データ上に表示する検知（監視）対象のシンボルの表示位置を決定する。
【００２５】
画像データ表示手段６は、地図データとして、例えば空港面マップ画像と共に、画像データ比較手段５により得られるシンボルの表示位置情報に基づいて、検知対象のシンボルを空港面マップ画像上に表          示する。
【００２６】
次に、以上のように構成した本実施形態に係る地上走行管制表示方法を適用した地上走行管制表示システムの作用について説明する。
【００２７】
レーダー情報・識別情報取得手段１は、レーダーシステムからレーダーのビデオ信号および、レーダーシステムによって判断された検知対象である走行体等の中心位置情報が入力される。また、レーダーシステムや他の監視システムあるいは管制官から、検知対象ごとの個別の情報（識別情報）、航空機の場合には便名、機体の型式などが入力される。
【００２８】
対象位置・対象間隔判別手段２は、地図データとして、例えば空港面マップ画像を記憶している。この空港面マップ画像内には、空港面に設けた特定領域、例えば誘導路の交差部近傍やエプロン区域の情報も含まれている。また、対象位置・対象間隔判別手段２は、レーダー情報・識別情報取得手段１からレーダーのビデオ信号、検知対象の中心位置情報、および検知対象の識別情報等を受信し、受信した中心位置情報に基づいて、検知対象である走行体が空港面に設けた特定領域にあると判断した場合には、検知対象の識別情報を３次元データ格納手段３に出力する。または、受信した中心位置情報に基づいて、検知対象である走行体同士の距離が所定の距離以下になった場合には、同様に、検知対象の識別情報を３次元データ格納手段３に出力する。さらに、上述した２つの条件である、検知対象が特定領域にあり、かつ検知対象である走行体同士の距離が所定の距離以下になった場合には、検知対象の識別情報を３次元データ格納手段３に出力するようにしてもよい。
【００２９】
３次元データ格納手段３は、航空機の機体型式ごと、あるいは車両種別ごとの３次元データを格納し、対象位置・対象間隔判別手段２から受信した識別情報に基づき、この識別情報に対応した３次元データを２次元データ生成手段４に出力する。
【００３０】
２次元データ生成手段４は、レーダー情報・識別情報取得手段１から受信した検知対象の中心位置情報、および、目標追尾情報から求められる検知対象の向きに基づいて、３次元データ格納手段３から受信した３次元データを用いて、レーダーから検知された検知対象の輪郭（反射パルス分布の輪郭情報）である２次元データを作成する。
【００３１】
画像データ比較手段５は、レーダー情報・識別情報取得手段１から受信した輪郭情報と、２次元データ生成手段４により生成された２次元データ（検知対象の形状情報）とを比較して、２次元データが輪郭情報と最も一致する位置を求め、表示するシンボルの基準位置（中心位置）を決定し、画像データ表示手段６に出力する。
【００３２】
画像データ表示手段６は、空港面マップ画像と共に、画像データ比較手段５から受信したシンボル表示位置情報に基づいて、検知対象のシンボルを表示する。
【００３３】
次に、以上のように構成された地上走行管制表示方法を適用した地上走行管制表示システムの一連の処理について、図１を参照して説明する。
【００３４】
レーダー情報・識別情報取得手段１には、レーダーシステムから受信した空港内の走行体の輪郭情報であるレーダービデオ信号、および、レーダーシステムによって判別された検知対象の中心位置情報、追尾情報が入力される。また、中心位置情報、追尾情報に対応した走行体の個別の型式や識別情報等が入力される。そして、レーダー情報・識別情報取得手段１は、これらの情報のすべて、または必要な情報をステップＳ１で対象位置・対象間隔判別手段２、画像データ比較手段５、及び画像データ表示手段６に送信する。この際、これらの情報を受信した画像データ表示手段６は、図３に示すように受信した中心位置情報４０形状情報格納手段を基準としてレーダービデオ信号に従って機影４０を表示する。なお、中心位置情報４０形状情報格納手段を基準として表示した機影４０は、レーダー波の反射や降雨等の理由により、中心位置情報４０形状情報格納手段が正確ではい場合は、機影４０が実際の位置よりもずれて表示される恐れがある概略としての走行体の位置情報であるため、空港のエプロン区域等の複数の走行体が込み合って存在している場所等、正確な走行体の位置の把握が必要な場合には、機影４０の位置を補正する必要がある。
【００３５】
ここで、本発明の実施形態では、対象位置・対象間隔判別手段２が、レーダー情報・識別情報取得手段１から受信した情報に基づいて、空港面に設けた所定の区域である特定領域内に監視対象が存在しているかを受信した中心位置情報等から判断する。この判別には、自身が記憶している地図データである空港面マップ画像を用いる。例えば、図２に示した空港面マップ画像を用いるとし、上述の特定領域は、旅客ターミナル前のエプロン区域３０と滑走路交差区域３１とが設定されているものとする。対象位置・対象間隔判別手段２は、これらのエプロン区域３０および滑走路交差区域３１内に監視対象である航空機等の走行体が、存在しているか否かを判別する。そして、対象位置・対象間隔判別手段２が上述の特定区域内に監視対象が存在すると判別すると、対象位置・対象間隔判別手段２がレーダー情報・識別情報取得手段１から受信した情報である監視対象のレーダービデオ信号、中心位置情報、追尾情報、識別情報、および型式等の情報をステップＳ２で、３次元データ格納手段３および２次元データ生成手段４に送信する。
【００３６】
これらの情報を受信した３次元データ格納手段３は、監視対象の識別情報および型式情報等に基づいて、３次元データ格納手段３に記憶されている３次元データの内、対応する３次元データを読み出して、ステップＳ３で２次元データ生成手段４に送信する。
【００３７】
読み出された３次元データ、監視対象のレーダービデオ信号、中心位置情報、追尾情報、識別情報、および型式等の情報を受信した２次元データ生成手段４は、３次元データから監視対象のレーダービデオ信号と一致する２次元データを生成する（検知対象のレーダーからの距離と方位、および検知対象の向きを求め、３次元データ格納手段３に記憶されている３次元データに基づいてレーダーから見た監視対象の輪郭を作成する）。この２次元データの作成は、例えば、３次元データである監視対象物にレーダーから見た（レーダーを光源とした光を当てる）際にできる走行体の機影情報を計算して、監視対象のレーダービデオ信号（機影情報）と一致する機影情報を生成する。なお、ここでの機影情報同士の一致は、例えば、後述するパターンマッチング方法を用いて行う。そして、２次元データ生成手段４は、ステップＳ４で、生成した２次元データを画像データ比較手段５に送信する。
【００３８】
画像データ比較手段５は、２次元データ生成手段４から受信した２次元データと、レーダー情報・識別情報取得手段１から受信した監視対象のレーダービデオ信号（機影情報）とを比較する（レーダー情報・識別情報取得手段１から受信した監視対象のレーダービデオ信号から得られる検知対象の反射パルス分布情報と、２次元データ生成手段４により生成された検知対象の輪郭情報を比較し、この輪郭情報がレーザの反射パルス分布情報と最も一致する位置を求め、地図データ上に表示するシンボルの表示位置を決定する）。例えば、図４に示すように、レーダービデオ信号から得られた監視対象の機影の輪郭情報４１と、２次元データの輪郭情報４０とを重ねて比較する。この場合、例えば、画像処理でよく用いられるベクトル相関法のようなパターンマッチング方法を用いて比較する。２次元データ生成手段４によって、レーダービデオ信号の輪郭情報４１と、監視対象の２次元データの輪郭情報４０とが一致すると判別されると、監視対象である走行体等の中心位置を、レーダービデオ信号の輪郭情報４１による中心位置４０形状情報格納手段から２次元データの輪郭情報４０による中心位置４１形状情報格納手段に変更して、画像データ比較手段５は、ステップＳ５で画像データ表示手段６に監視対象を示すシンボルの表示位置情報として中心位置４１形状情報格納手段の情報を送信する。
【００３９】
中心位置４１形状情報格納手段の情報を受信した画像データ表示手段６は、地図データとして、例えば空港面マップ画像と共に、画像データ比較手段５により得られるシンボルの表示位置情報に基づいて、検知対象のシンボルを空港面マップ画像上に表示する。
【００４０】
以上の構成によれば、管制表示システムにおけるシンボル位置の精度が向上し、管制官が正しい位置を把握して、夜間や視程不良時にも管制官は注意を安全確保業務に振り向けることができ、安全性も向上する。さらに、空港の運用効率の向上がやりやすく、異常事態にも速やかな対応が可能になる。また、特定の領域でシンボル位置と反射パルスの比較処理を行なうため、駐機場周辺や交差部分などの、特に必要な部分のみの処理が行なわれるため、全対象について時間の掛かる図形処理を行なわないので、処理時間が短くてすむ。さらに、航空機シンボルの表示位置から、航空機の先端位置、尾端位置が簡単に得られるなど、誘導制御を自動化するための情報を得ることもできる。また、接近許容距離以下に接近した場合のみシンボル位置と反射パルスの比較処理を行なうため、全対象について時間の掛かる図形処理を行なわないので、処理時間が短くてすみ、異常事態にも速やかな対応が可能になる。
【００４１】
また、上述した本発明の実施形態で、画像データ比較手段５は、輪郭情報同士を比較して、一致するか否かの判別を行っているが、この際、レーダービデオ信号から得た対象からの反射パルス分布情報である輪郭情報のうち、３次元データに基づいて作成された２次元データからはみ出た部分を抽出し、ずれの補正処理を行ってもよい。この補正処理は、はみ出した部分の全体に対する割合や、２次元データを移動させた移動量の大きさ、移動の繰り返し回数などにより判別する。ずれていると判定されれば、移動量を求め２次元データをレーダービデオ信号から得られる検知対象の反射パルス分布情報である輪郭情報に対して上下左右に動かすことにより、近づける。移動量の算出は、例えば、２次元データを中心から縦横分割軸により四分割し、各区域ごとのはみ出し部分の分割軸に対する距離を求め、それらを平均することにより算出する。
【００４２】
なお、この発明は、上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本実施例の構成によれば、管制表示システムにおけるシンボル位置の精度が向上し、管制官が正しい位置を把握して、夜間や視程不良時にも管制官は注意を安全確保業務に振り向けることができ、安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る地上走行管制表示方法を適用した地上走行管制表示システムの構成例を示す機能ブロック図
【図２】本発明の実施形態に係る地上走行管制表示方法を適用した地上走行管制表示システムにおける空港面マップ画像の一例を説明するための空港簡易レイアウト図。
【図３】本発明の実施形態に係る地上走行管制表示方法を適用した地上走行管制表示システムにおけるレーダービデオ信号から得た監視対象からの反射パルス分布情報である輪郭情報を示す模式図。
【図４】本発明の実施形態に係る地上走行管制表示方法を適用した地上走行管制表示システムにおけるレーダービデオ信号から得た監視対象からの反射パルス分布情報である輪郭情報と、３次元データから生成された２次元データの輪郭情報とを重ね合わせた際の模式図。
【符号の説明】
１…レーダー情報・識別情報取得手段、２…対象位置・対象間隔判別手段、３…３次元データ格納手段、４…２次元データ生成手段、５…画像データ比較手段、６…画像データ表示手段、３０…エプロン区域、３１…滑走路交差区域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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